JPH0419771A - 現像剤濃度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トナーとキャリアとからなる粉体現像剤を用
いた画像形成装置において、前記現像剤の現像剤７！！
！度を光学的手法により測定する現像剤濃度ｉ＋＋定装
吊装置するものである。

（従来の技術） トナーとキャリアとからなる粉体現像剤を用いた画像形
成装置では、画像ｉＲ度の適正化を図るために、現像剤
濃度、すなわちキャリアに対するトナーの重Ｎ混合比（
以下、「トナー濃度」という。

）を測定し、その結果に基づいてトナー補給をしなけれ
ばならない。

このため、前記トナー濃度を測定する方法として、透明
検出窓を介して現像剤撹拌部の現像剤を照明し、その反
射光から現像剤のトナー濃度を測定する光学式濃度測定
方法か提案されている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、この光学式濃度測定方法では、前記透明
検出窓に現像剤か付着すると、現像剤の真のトナーａ度
力＜　ｆｉ１１定できないという問題点を有していた。

また、透明検出窓に接する現像剤の量や嵩密度が変動す
ると測定結果に変動を生じる、換言すれば、現像剤濃度
が適正であっても、現像剤量や嵩密度か変動することで
、現像剤濃度か不適正であるという結果を得ることかあ
る、という問題点を有していた。

（課題を解決するための手段） 本発明の現像剤濃度測定装置は、前記問題点を解決する
ためになされたもので、トナーとキャリアとからなる現
像剤を収容した収容部と、回転しながら前記収容部の現
像剤を撹拌する回転部材と、前記収容部に臨み、現像剤
と対向する面に導電被膜を有する透明な検出窓と、該検
出窓を介して前記収容部の現像剤を照明し、その反射光
より現像剤濃度を測定する測定部と、前記回転部材に支
持され、前記現像剤を保持し、これを前記回転部材の回
転に基づいて前記検出窓に接触させる磁石と、前記導電
被膜に電極部材を介してトナー帯電極性と同極性のバイ
アスを印加する電源とを有し、前記電極部材を前記磁石
に保持された現像剤と干渉することがない領域の外側に
配置したものである。

（作用） 前記構成によれば、回転部材が回転すると、磁石に保持
された現像剤か周期的に透明検出窓を摺擦して清掃する
。

また、検出窓に印加されるバイアスによってトナーは検
出窓と電気的に反発し、検出窓へのトナー付着が防止さ
れる。

さらに、磁石に保持された現像剤か電極部材と干渉し接
触することがないので、電極部材と導電被膜との段差に
現像剤か詰まったり、電極部材と導電被膜との間に現像
剤が入り込んで両者の電気的接続に支障を来すことはな
い。

したがって、検出窓を介して現像剤を照明した光の反射
光は真の現像剤濃度に対応しており、正確な現像剤濃度
の検出が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、添付図面を参照して説
明する。

第１図は電子写真法によるフルカラー複写機１を示し、
この複写機１ては、プリントスイッチ（図示せず）が押
されると、感光体２が矢印方向に回転し、帯電装置３で
外周の感光体層が一様に帯電される。

画像読取装置５は原稿台４に載置された原稿（図示せず
）を照明し、その反射光が読取光学部６に露光されて、
画素ごとに赤、青、緑の三色の色信号として読み取られ
る。この赤、青、緑の色信号は画像処理回路によってイ
エロー、マゼンタ、シアン、若しくはこれにブラ、りを
加えた３値または４値の信号に変換されてレーザ発生装
置７に送られる。

レーザ発生装置７は前記信号に基づいて変調されたレー
ザ光を感光体２の帯電領域に照射し、各色の画像情報に
応じて静電潜像を形成する。

現像ユニット８は、トナーとキャリアとからなる二成分
系の現像剤を収容した複数の現像装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ
，８Ｂを備えており、これらは−体向に上下に移動して
選択された一つの現像装置が感光体２に対向し、前記静
電潜像が対応する色のトナーで廂伸什六れるへな七、預
ａ装置８Ｙ８Ｍ、８Ｃ，８Ｂはそれぞれイエロー（Ｙ）
、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のト
ナーを収容している。

トナー像は、給紙装置９より搬送され転写ドラム１０の
外周に巻き付いている転写紙に、転写装置１１の放電に
基づいて順次転写され、フルカラートナー像が形成され
る。

フルカラートナー像が形成された転写紙は転写ドラム１
０から分離され、搬送装置１２て定着装置１３に搬送さ
れ、ここでトナー像か転写紙に加熱定着されて排紙トレ
ー１４に排出される。

第２，３図は現像装置８Ｙ、〜、８Ｂ（以下１．′現像
装置８ＹＪと略す。）の構成を示す。

現像装置８Ｙは、概略、現像部２０、現像剤撹拌部３０
（以下、「撹拌部３０−１という。）、トナー補給部６
０、で構成されている。

現像部２０には、感光体２に対向する現像ローラ２１が
収容されている。現像ローラ２１は、非回転状態に固定
された磁石体２２と、その周囲を同転するスリーブ２３
とからなり、スリーブ２３は現像モータ２４に駆動連結
され、矢印ａ方向に回転駆動するようにしである。また
、スリーブ２３は高圧電源２５に接続され、所定の現像
バイアス■８が印加されるようになっている。さらに、
スリーブ２３の上部外周面に穂高規制板２５が対向させ
である。

撹拌部３０には、現像部２０に隣接する第１撹拌路３１
と、その背後に位置する第２撹拌路３２か設けである。

第１撹拌路３１は現像部２０と平行としてあり、第２撹
拌路３２は手前側（第２図における右側）で第１撹拌路
３１よりも低く、奥側（第２図における左側）で第１撹
拌路３１よりも高くなるように傾斜を付けて設けられて
いる。

前記撹拌路３１．３２は壁３３で仕切られるも、壁３３
の奥側と手前側を切除して形成した通路３４．３５と、
手前側通路３５の奥側を切除して形成したバイパス通路
３３ａとて連結されている。

パケットローラ３６、搬送スクリュウ３７は、第１撹拌
路３１、第２撹拌路３２にそれぞれ配置され、共に撹拌
モータＭ、に駆動連結されて矢印す、ｃ方向にそれぞれ
回転するようにしである。

遮光板３９は現像槽の外側で搬送スクリュウ３７の軸３
８に取り付けてあり、搬送スクリユウ３７と共に回転し
、ホトインタラプタ４０で検出されるようになっている
。このホトインタラプタ４０により、後述の磁石４５．
４６の回転位置を検出することができる。

電極４１は非磁性の導電材（例えば銅、アルミニウム）
からなる円錐台状の筒部材で、搬送スクリュウ３７の軸
３８に外装され、□前記通路３５とバイパス通路３３ａ
との間の領域に固定され、軸３８を介して接地されてい
る。電極４１の外周部には、磁石４２．４３か１８０°
対称位置に埋め込まれている。電極４１の外周面か軸３
８と為す角度θ（第２，４図参照）は、電極４１を軸３
８に取り付けた状態で、電極４１の上端面か水平になる
角度である。

トナー濃度検出センサ５０は、第４図に示すように、ハ
ウジング５１と、このハウジング５１に固定した発光素
子５２と受光素子５３と、これら素子５２．５３の検出
位置を覆う透明検出窓５４とて構成され、透明検出窓５
４の一側部に沿って堰止壁５６か形成しである。前記検
出窓５４は、第２撹拌部３２に臨む外面に導電波膜を形
成した透明部材ぐ例えばネサカラス）で形成されており
、第７図に示すように、検出窓５４の一側部に電極部材
５５か設けである。

前記トナー濃度検出センサ５０は、第２図に示すように
、電極４１の上部に配置され、透明検出窓５４を電極４
１に対向して固定される。

ここで、センサ５０の検出位置Ｘは、第５．６図に示す
ように、その中央からの垂線ｎか軸３８の中心を通る垂
線ｍよりも搬送スクリュウ３７の回転方向上流側に位置
するように設定される。

堰止壁５６は、垂線ｍに対して搬送スクリュウ３７の回
転方向下流側に配置される。

検出窓５４は、第７図に示すように、電極部材５５か電
極４１および磁石４２．４３の軸方向幅を含む領域αの
外側に位置するようにしである。

また、電極部材５５は窓バイアス電源５８に接続され、
電極部材５５を介して検出窓５４にトナーの帯電極性と
同一極性の窓バイアスＶいか印加されるようになってい
る。

トナー補給部６０は第２撹拌路３２の後部に隣接してあ
り、前記トナー濃度検出センサ５０の奥側に設けた補給
口６１を介して第２撹拌路３２に連絡している。また、
トナー補給部６０は図示しないトナーホッパに連結して
あり、該トナーホッパより対応する色のトナーが供給さ
れるようになっている。補給スクリュウ６２はトナー補
給部に配置され、トナー補給モータ６３に駆動連結され
ている。

現像装置の動作について説明する。

現像装置では、トナーとキャリアで構成される現像剤が
第１撹拌路３１と第２撹拌路３２に収容されている。

前記現像剤は、パケットローラ３６と搬送スクリュウ３
７の回転により、第２図に示す経路に従って混合撹拌さ
れなから搬送され、トナーとキャリアはそれぞれ逆極性
（ここでは、トナーは負極性、キャリアは正極性）に帯
電し、感光体２との対向部で静電潜像を現像する。

すなわち、第１撹拌路３１の現像剤は、バケットローラ
３６の回転により奥側から手前側に搬送される。また、
現像剤はバケットローラ３６に掬われてスリーブ２３に
供給され、穂高規制板２５の対向部で規制された後、感
光体２との対向部で静電潜像にトナーを供給してこれを
顕像化する。

第１撹拌路３１を手前側に搬送された現像剤は、通路３
５及びバイパス通路３３ａを介して第２撹拌路３２に搬
送される。ここで、通路３５を介して搬送される現像剤
量は、現像剤量の多少に拘わらずほぼ一定であり、残る
現像剤がバイパス通路３３ａを介して第２撹拌路３２に
搬送される。これは、第２撹拌路３２では、電極４１が
現像剤の抵抗となっており、電極４１の外側を通過する
現像剤はほぼ一定量に規制されているからである。

したがって、現像剤が撹拌路３１．３２の奥側または手
前側に偏りを生じることがなく、全体的に均一に分散す
る。また、検出窓５４に無理な圧力がかかることもない
。

第２撹拌路３２の現像剤は、搬送スクリュウ３７の回転
により混合撹拌されなかろ手前側から奥側に搬送され、
奥側の通路３４を介して第１撹拌路３１に搬送される。

電極４１の周囲を通過する現像剤は、搬送スクリュウ３
７と共に回転する磁石４２．４３に保持される。

磁石４２．４３に保持された現像剤は、第５図に示すよ
うに、搬送スクリユつ３７の回転にしたかって交互にト
ナー濃度検出センサ５０の検出窓５４を摺擦する。次に
、現像剤は堰止壁５６で掻き取られ、この掻き取られた
現像剤が堰止壁５６の前で溜まりを形成し、磁石４２．
４３か通過するまでの間、現像剤はほぼ一定の圧力で安
定的に検出窓５４に接触する。

なお、電極４１は非磁性材料で構成されているので、現
像剤溜まりは磁石４２．４３が検出窓５４に対向してい
るときたけ形成され、それ以外のときに溜まりが形成さ
れることはない。

また、第７図に示すように、電極部材５５は磁石４２．
４３か移動する領域の外側、つまり電極部材５５か磁石
４２．４３に保持された現像剤と干渉しない領域に設け
であるので、矢印Ｃ方向から搬送されてくる現像剤は領
域αの外側に位置する電極部材５５に接触することはな
いし、電極部材５５と検出窓５４との段差部分にトナー
か溜まることもない。したかって、検出窓５４はトナー
付着の無い状態に維持される。

比較例が第９，１０図、第１１．１２図に示してあり、
これらのように、電極部材５５を現像剤と干渉する領域
αの内側に配置すると、矢印Ｃ方向から搬送されてくる
現像剤が、電極部材５５と検出窓５４との段差部＄、（
第９図参照）、Ｓ、（第１１図参照）に溜まり、検出窓
５４が汚れて正確なトナー濃度測定が困難になる。特に
第１１．１２図の場合、矢印Ｃ方向から搬送されてくる
現像剤が電極部材５５と検出板５４との間に押し込まれ
、電極部材５５と検出窓５４との電気的接続か断たれる
という不都合を生じる。

堰止壁５６との対向部を通過した磁石４２，４３には第
２撹拌路３２を搬送される現像剤か補充される。すなわ
ち、磁石４２．４３に保持される現像剤は一回転毎に一
定量つつ入れ代わり、新たな現像剤か検出窓５４の対向
部に搬送される。したかって、同一の現像剤か堰止壁５
６の前で繰り返し滞留することはない。

現像剤の滞留量は堰止壁５６の突出長Ｃ３と密接に関係
しており、突出長σ３か長過きると検出窓５４の下部領
域における現像剤の入れ換えか悪くなり、逆に短過ぎる
と検出窓５４に対する現像剤の安定した接触が得られな
いので、実験により最適な長さを定める必要かある。

また、トナー濃度検出領域Ｘの中心を通る垂線ｎは、搬
送スクリュウ３７の回転中心を通る垂線ｍよりも搬送ス
フＩＪ、つ回転方向上流側に位置させである。したがっ
て、検出窓５４七接触しながら搬送される現像剤は垂線
ｍの位置まで徐々に圧縮されていく。そのため、垂線ｍ
に至るまでの領域では、検出窓５４に対する現像剤の接
触力か強く、第６図における領域Ｙては、検出窓５４に
付着した現像剤が効率良く除去される。

たたし、垂線ｍから堰止壁５６まての領域Ｙては現像剤
の接触力か弱いことから、検出窓５４にトナーか付着す
る。しかし、この領域Ｙ”　はトナーａ度検出位置Ｘか
ら外れているので、トナーａｔを検出するうえて問題は
ない。

検出窓５４と電極４１との間では、検出窓５４に電源５
８からトナーと同極性（ここでは負極性）の窓バイアス
Ｖ、Ｉか印加され電界が形成されている。この電界は、
搬送スクリュウ３７が回転しても、検出窓５４と電極４
１との間にはほぼ一定の間隔ｇ、か維持されるので安定
している。

前記電界により、検出窓５４はこれと同極性に帯電して
いるトナーと電気的に反発し、検出窓５４へのトナー付
着か防止される。しかし、キャリアは窓バイアスＶ、と
逆極性であることから、キャリアに対して電界効果が強
すぎると検出窓５４にキャリアか付着する。したがって
、バイアスＶ１の値は、検出窓５４と電極４１との距離
Ｑ、との関係を考慮して実験的に定める必要かある。

トナー濃度検出センサ５０では、発光素子５２か検出窓
５４を介して現像剤を照明し、その反射光が受光素子５
３で検知されている。

受光素子５３は、反射光量に応して第１４図に示す波形
の信号を制御装置７０に出力する。

第１４図に示す出力波形において、最大ピーク部Ｐ１は
、磁石４２．４３に保持された現像剤か検出窓５４に接
触しているときの信号で、この領域の信号をサンプリン
グしてトナー濃度か測定される。なお、最小ピーク部Ｐ
、は、磁石４２．４３が検出窓５４から退避していると
きの信号である。

比較のために、堰止壁５６か無い場合のセンサ出力を第
１５図に示す。本図において、最大ピーク部Ｐ１′は磁
石４２．４３か検出窓５４に対向しているときの信号で
、最小ピーク部Ｐ２°は磁石４２．４３が検出窓５４の
対向部から退避しているときの信号である。

これら第１４．１５図より、本実施例のように、堰止壁
５６を設けることにより、磁石４２．４３に（呆持され
た現像剤か検出窓５４の検出位置Ｘて比較的長時間帯留
し、最大ピーク部Ｐ、の信号か安定することか理解でき
る。

制御装置７０では、センサ５０からの出力をもとに以下
のようにしてトナー濃度を判定する。

すなわち、搬送スクリュウ３７に取り付けた検出板３９
をホトインタラプタ４０か検出するタイミングを基準と
して、前記最大ピーク部Ｐ、のテークをサンプリングし
、このサンプリングされたテークに基づいてトナー濃度
が測定される。なお、前述のように、最大ピーク部Ｐ１
の出力は安定しているので、サンプリングされたテーク
にばらつきかなく、測定されたトナー濃度の信頬性は高
い。

そして、トナー濃度か所定の基準濃度よりも低いと判断
されると、対応する色のトナーを有するトナーホッパか
らトナー補給部６０にトナーか補給される。補給された
トナーは、トナー補給モータ６３の回転により、トナー
補給口６１を介して第２撹拌路３２に送り込まれる。

検出窓５４に印加する最適バイアスＶ８に関して行った
実験について説明する。なお、垂線ｍとｎとの間隔ρ１
は４ｍｍ、磁石４２．４３の磁力は２．０００ガウスと
した。

実験の結果、第１３図に示すように、検出窓５４と電極
４１との間隔ａ、を一定にした場合、窓バイアス■５か
高過きると検出窓５４にキャリア付着を生し、逆に窓バ
イアスＶ８か低過きると検出窓５４にトナー付着を生し
た。

また、間隔Ｑ、を狭くすると、検出窓５４と電極４１と
の間に現像剤か詰まり、ま゛たは現像剤の入れ換えか悪
くなり、逆に間隔ａ２を広くしてバイアスｖ１を高くす
ると、各部の絶縁を確保する必要を生じた。

したがって、バイアス■８の値は、以上の事項を考慮し
てその現像装置に最も適切な値を実験的に求めることか
必要である。

前記説明では、筒状の電極４１は全体を導電材で形成す
るものとしたか、この筒状部材は絶縁部材で形成し、そ
の周囲を導電材料で覆うようにしてもよい。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明にかかる現像剤濃
度測定装置では、透明検出窓の表面に導電被膜を形成し
、該導電被膜にトナーと同極性のバイアスを印加してい
る。また、前記導電被膜と電源とを電気的に接続する電
極部材を、検出窓に接触する現像剤と干渉することがな
い領域に配置している。

したがって、検出窓とトナーとが電気的に反発し、検出
窓へのトナー付着が防止される。

また、電極部材と検出窓との段差部に現像剤が溜まるこ
ともないし、電極部材と検出窓との電気的接続に支障を
生じることもない。

その結果、検出窓を介して現像剤に照明された光の反射
光は真の現像剤濃度を反映したものとなり、高精度な濃
度検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機の断面図、第２図は現像装置の横断面図
、第３図は第２図に示す現像装置の■−■線断面図、第
４図はトナー濃度検出センサと電極とを示す一部切欠側
面図、第５図は第４図の八−■線断面図、第６図は検出
窓の底面図、第７図はトナー濃度検出センサの底面図、
第８図は第７図に示すトナー濃度検出センサを矢印Ｚ方
向から見た部分側面図、第９〜１２図は電極部材の配置
に関する比較例を示し、第９，１１図はトナー濃度検出
センサの底面図、第１０．１２図は第９１１図に示すト
ナー濃度検出センサを矢印Ｚ方向から見た部分側面図、
第１３図は検出窓と電極間の距離と最適バイアスとの関
係を示す図、第１４図はトナー濃度検出センサの出力を
示す図、第１５図は堰止壁の無い現像装置のトナー濃度
検出センサの出力を示す図である。 ３０・・・現像剤撹拌部（撹拌部）、３１・・・第１撹
拌路、３２・・・第２撹拌路、４１・・・電極、４２．
４３・・・磁石、５０・・・トナー濃度検出センサ、５
４透明検出窓、５５・・・電極部材、５６・・堰止壁、
５８・・・電源、ｖｏ・・・窓バイアス。 特許出願人　ミノルタカメラ株式会社 代理人　弁理士　青白　葆　はか１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーとキャリアとからなる現像剤を収容した収
   容部と、回転しながら前記収容部の現像剤を撹拌する回
   転部材と、前記収容部に臨み、現像剤と対向する面に導
   電被膜を有する透明な検出窓と、該検出窓を介して前記
   収容部の現像剤を照明し、その反射光より現像剤濃度を
   測定する測定部と、前記回転部材に支持され、前記現像
   剤を保持し、これを前記回転部材の回転に基づいて前記
   検出窓に接触させる磁石と、前記導電被膜に電極部材を
   介してトナー帯電極性と同極性のバイアスを印加する電
   源とを有し、前記電極部材を前記磁石に保持された現像
   剤と干渉することがない領域に配置したことを特徴とす
   る現像剤濃度測定装置。